基于TMS32OVC5509 DSP的FIR數字濾波器的實(shí)現

摘要：FIR數字濾波器廣泛應用于實(shí)時(shí)數字信號處理領(lǐng)域。本文介紹了FIR數字濾波器的結構、特點(diǎn)及設計方法，并采用窗函數法設計了FIR濾波器。利用TMS320VC5509 DSP芯片強大的數字信號處理功能實(shí)現了該濾波器。實(shí)驗表明，此數字濾波器工作穩定，能夠滿(mǎn)足實(shí)時(shí)的濾波處理功能。
關(guān)鍵詞：有限沖擊響應濾波器；數字濾波器：TMS320VC5509

0 引言
在數字信號處理系統中，數字濾波器占有十分重要地位。而有限沖擊響應(FIR)數字濾波器因其具有系統穩定、運算速度快、易實(shí)現等特點(diǎn)，在圖像信號處理、數據傳輸等領(lǐng)域被廣泛采用。FIR濾波器可以由計算機軟件來(lái)實(shí)現，也可以通過(guò)專(zhuān)用的數字濾波電路、專(zhuān)用的數字信號處理器或通用可編程DSP處理器來(lái)實(shí)現。其中計算機軟件實(shí)現的方法速度較慢，常用于算法的模擬及仿真；專(zhuān)用硬件或專(zhuān)用處理器實(shí)現的方法速度快，但通用性較差、成本高：而通用可編程DSP處理器可通過(guò)編程實(shí)現各種數字濾波算法，使用靈活、功能強大，在濾波器設計中被廣泛使用。本文主要介紹基于TMS320VC5509可編程DSP的FIR數字濾波器的設計與實(shí)現。

1 FIR濾波器的特點(diǎn)和基本結構
1．1 FIR濾波器的特點(diǎn)
(1)系統的單位沖激響應h(n)在有限個(gè)n值處不為零；
(2)系統函數H(z)在|z|>0處收斂，在|z|>0處只有零點(diǎn)，有限z平面只有零點(diǎn)，而全部極點(diǎn)都在z=0處(因果系統)；
(3)結構上主要是非遞歸結構，沒(méi)有輸出到輸入的反饋，但有些結構(例如頻率抽樣結構)中也包含有反饋的遞歸結構。
1．2 FIR濾波器的基本結構
FIR濾波器的基本結構是一個(gè)分節的延時(shí)線(xiàn)，把每一節的輸出加權累加，得到濾波器的輸出。數學(xué)上表示為：

由式(2)可畫(huà)出FIR濾波器的一般結構，如圖1所示：

2 FIR濾波器的窗函數設計法
常用的FIR濾波器的設計方法有窗函數設計法和頻率抽樣設計法。窗函數法設計的基本思想是設計一個(gè)有限長(cháng)濾波器頻率響應來(lái)逼近理想濾波器的頻率響應。設理想濾波器的頻率響應為Hd(ejw)，其單位抽樣響應用hd(n)表示。通常選擇Hd(ejw)為具有分段常數特性的理想濾波器，因此hd(n)是無(wú)限長(cháng)非因果的，不能直接作為FIR數字濾波器的單位抽樣響應。窗函數設計法就是截取hd(n)的一段為有限長(cháng)因果序列，并選擇合適的窗函數進(jìn)行加權作為FIR數字濾波器的單位抽樣響應。窗函數法設計線(xiàn)性相位FIR濾波器的一般步驟為：
(1)首先是給定所要求的頻率響應函數Hd(ejw)；
(2)求理想濾波器的單位抽樣響應

(3)由過(guò)渡帶帶寬及阻帶最小衰減的要求，選定窗函數w(n)，并估計窗口長(cháng)度N；
(4)求得所設計的FIR濾波器的單位抽樣響應

(5)求FIR濾波器的系統函數

通常整個(gè)設計過(guò)程可利用計算機編程來(lái)實(shí)現，可多選擇幾種窗函數來(lái)試探，從而設計出性能良好的濾波器。